5.3 Керування фізико-хімічним станом поверхневого шару виробів

Для підвищення якості поверхневого шару виробів використовують такі методи:

1 Методи поверхневої термічної обробки (наприклад гартування СВЧ).

2 Хіміко-термічні методи (цементація, азотування, ціанування, дифузійна металізація та ін.).

3 Поверхнево-пластичне деформування.

4 Нанесення на поверхню покриттів (металевих і неметалевих) різними методами.

5 Викінчувальна абразивна обробка (доведення, притирання, суперфініш, полірування та ін.)

Значний влив на експлуатаційні характеристики деталі може мати її поверхневий напружений стан, який часто формується при механічній обробці.

Залишкові напруження в поверхневому шарі – напруження, які існують в поверхневому шарі після усунення чинників (силових чи температурних), які їх викликали. Залишкові напруження характеризують за величиною і характером розподілу. Можуть утворюватись залишкові напруження стиску або розтягу. Основні причини виникнення залишкових напружень в поверхневому шарі: пластична деформація поверхні при дії сил різання, тертя задньої поверхні інструмента, висока температура в зоні різання, фазові перетворення матеріалу заготовки, особливості матеріалу заготовки. Зняти залишкові напруження в заготовці можна шляхом природного, штучного або вібраційного старіння.

Деформаційне зміцнення (наклеп) поверхневого шару – атермічний процес (без дії температури) пластичної деформації поверхневого шару, який оцінюють за глибиною h_н, степенем наклепу u_н і інтенсивністю наклепу u_гр (градієнт наклепу). Наклеп залежить від режимів різання та умов обробки.

,

,

де – H_max, H_вих - максимальна і початкова мікротвердість поверхневого шару.

Вплив деформаційного зміцнення (наклепу) на експлуатаційні властивості виробу. Наклеп дає змогу підвищити:

1 Зносостійкість деталей (рис.5.8).

Рисунок 5.8 – Залежність інтенсивності спрацювання поверхні від величини залишкових напружень стиску в поверхневому шарі

2 Границю втомної міцності (рис.5.9).

Рисунок 5.9 – Залежність границі втомної міцності _-1 від величини і знаку залишкових напружень в поверхневому шарі

Але наклеп має, переважно, негативний вплив на:

1 Корозійну стійкість деталей.

2 Експлуатаційні якості деталей при високих робочих температурах (більших 700-800 °С) (рис.5.10).

Рисунок 5.10 - Залежність границі втомної міцності від величини залишкових напружень стиску в поверхневому шарі при високих температурах

Технологічна спадковість – перенесення на готовий виріб в процесі його обробки похибок, механічних, фізико-хімічних властивостей заготовки.